Логика. Учебник по логике москва 2000 Оглавление Глава I. Предмет и значение логики Мышление как предмет изучения логики
Скачать 2.39 Mb.
|
§ 2. РАЗВИТИЕ ЛОГИКИ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ ОБОСНОВАНИЯ МАТЕМАТИКИ Немецкий математик и логик Готтлоб Фреге (1848—1925) предпринял попытку свести математику к логике. С этой целью в первой своей работе по математической логике «Исчисление понятий» («BegnfTsschrift») он определил множество как объем понятия и таким образом получил возможность определить и число через объем понятия. Такое определение числа он сформулировал в «Основаниях арифметики» («Grundlagen der Arithmetik»), книге, которая в то время осталась незамеченной, но впоследствии получила широкую известность. Здесь Фреге определяет число, принадлежащее понятию, как объем этого понятия. Два понятия считаются равночисленными, если множества, выражающие их объемы, можно поставить во взаимооднозначное соответствие друг с другом. Так, например, понятие «вершина треугольника» равночисленно понятию «сторона треугольника», и каждому из них принадлежит одно и то же число 3, являющееся объемом понятия «вершина треугольника». Если Лейбниц только наметил программу сведения математики к логике, то Г. Фреге предпринял попытку сведения довольно значительной части арифметики к логике, т. е. произвел некоторую математизацию логики22. Символические обозначения, принятые им, очень громоздки и поэтому мало кто полностью прочитал его «Основные законы арифметики». Сам Фреге особенно и не рассчитывал на то, что его произведение найдет читателей. Тем не менее труд Фреге сыграл значительную роль в истории обоснования математики в первой половине XX в. В этом произведении Фреге писал: «В моих «Основаниях арифметики» (1884) я пытался привести аргументы в пользу того, что арифметика есть часть логики и не должна заимствовать ни у опыта, ни у созерцания никаких основ доказательства. В этой книге (речь идет об «Основных законах арифметики». — Л. Г.)это должно быть подтверждено тем, что простейшие законы арифметики здесь выводятся только с помощью логических средств» . Итак, Фреге полагал, что он логически определил число и точно перечислил логические правила, с помощью которых можно определять новые понятия и доказывать теоремы, и что таким образом он и сделал арифметику частью логики. Фреге не подозревал, однако, что построенная им система не только не представляла собой логического обоснования содержательной арифметики, но была даже противоречивой. Это противоречие в системе Фреге обнаружил Бертран Рассел. В послесловии к «Основным законам арифметики» Фреге писал по этому поводу: «Вряд ли есть что-нибудь более нежелательное для автора научного произведения, чем обнаружение по завершении его работы, что одна из основ его здания оказывается пошатнувшейся (опровергнутой: erschuttert). В такое положение я попал, получив письмо от господина Бертрана Рассела, когда печатание этой книги близилось к концу»2 . Противоречием, которое обнаружил Рассел в системе Фреге, был знаменитый парадокс Рассела о множестве всех нормальных множеств (см. с. 193 -194). Причину своей неудачи Фреге видел в использованном им предположении, что у всякого понятия есть объем в смысле постоянного, строго фиксированного множества, не содержащего в себе никакой неопределенности или расплывчатости. Ведь именно через этот объем он и определил основное понятие математики: понятие числа. Вслед за Г. Фреге очередную попытку сведения математики к логике предпринял видный английский философ и логик Бертран Рассел (1872—1970). Он также автор ряда работ из области истории, литературы, педагогики, эстетики, естествознания, социологии и др. Труды Рассела в области математической логики оказали большое влияние на ее развитие. Вместе с английским логиком и математиком А. Уайтхедом25 Рассел разработал оригинальную систему символической логики в фундаментальном трехтомном труде «Principia Mathematica»26. Выдвигая идею о сведении математики к логике, Рассел считает, что если гипотеза относится не к одной или нескольким частным вещам, но к любому предмету, то такие выводы составляют математику. Таким образом, он определяет математику как доктрину, в которой мы никогда не знаем, о чем мы говорим, и не знаем, верно ли то, что мы говорим. Рассел делит математику на чистую и прикладную. Чистая математика, по его мнению, есть совокупность формальных выводов, независимых от какого бы то ни было содержания, т. е. это класс высказываний, которые выражены исключительно в терминах переменных и только логических констант. Рассел не только вполне уверен в том, что ему удалось свести математику к такого рода предложениям, но и делает из этого утверждения вывод о существовании априорного знания, считает, что «математическое познание нуждается в посылках, которые не базировались бы на данных чувства»27. Отсюда видно, что Рассел разрывает две взаимосвязанные ступени познания — чувственную и рациональную. Он отбрасывает в математике первую ступень познания и переходит сразу к абстрактному мышлению, а это и есть априоризм, стремление показать, что математические истины — истины разума, никак не связанные с опытом, с чувственным восприятием мира. От чистой математики Рассел отличает прикладную математику, которая состоит в применении формальных выводов к материальным данным. Для того чтобы показать, что чистая математика сводится к логике, Рассел берет систему аксиом арифметики, сформулированную Пеано, и пытается их логически доказать, а три неопределяемых у Пеано понятия: «нуль», «число», «следующее за» — определить в терминах своей логической системы. Все натуральные числа Рассел также считает возможным выразить в терминах логики, а следовательно, свести арифметику к логике. А так как, по его мнению, вся чистая математика может быть сведена к арифметике, то и математика может быть сведена к логике. Рассел пишет: «Логика стала математической, математика логической. Вследствие этого сегодня совершенно невозможно провести границу между ними. В сущности это одно и то же. Они различаются как мальчик и мужчина; логика — это юность математики, а математика — это зрелость логики»28. Рассел считает, что не существует пункта, где можно было бы провести резкую границу, по одну сторону которой находилась бы логика, а по другую — математика. Но в действительности математика несводима к логике. Предметы изучения этих наук различны. Нами ранее были указаны характерные черты, присущие логике как науке (см. с. 114). У математики другие задачи и функции. В большом трехтомном труде «Principia Malhematica» есть две стороны. Первая — заставляющая видеть в нем один из основных истоков современной математической логики. Все, что связано с этой стороной Principia Mathematica, получило в дальнейшем такое развитие в математической логике, которое сделало эту новую область науки особенно важной для решения не только труднейших задач теоретической математики и ее обоснования, но и целого ряда весьма важных для практики задач вычислительной математики и техники. Другая сторона этого произведения — точнее, даже не самого этого произведения, а философских «обобщений», делаемых логицистами со ссылкой на него, — принадлежит уже к области попыток использовать его для «доказательства» положения, что математика-де сводится к логике. Именно эта сторона и относится к области неправильных выводов. Именно ее и опровергает дальнейшее развитие науки, которое обнаружило, что эта попытка Рассела не удалась. И это не случайно. Дело не в том, что Рассел в каком-то смысле не совсем удачно построил свою систему. Дело в том, что и нельзя построить формальную «логическую систему» с точно перечисленными и эффективно выполнимыми правилами вывода, в которой можно было бы формализовать всю содержательную арифметику. Это обстоятельство представляет собой содержание известной теоремы австрийского математика и логика К. Гёделя о неполноте формализованной арифметики, из которой следует непосредственно, что определение математических понятий в терминах «логики» хотя и обнаруживает некоторые связи этих понятий с логикой, но не лишает их тем не менее специфически математического содержания. Формализованная система имеет смысл лишь при наличии содержательной научной теории, систематизации которой данная формализованная система должна служить. Однако Г. Фреге и Б. Рассел пришли в логическом анализе к ряду интересных результатов, относящихся к понятиям «предмет», «имя», «значение», «смысл», «функция», «отношение» и др. Особо следует подчеркнуть важность разработанной Расселом теории типов (простой и разветвленной), цель которой состоит в том, чтобы помочь разрешить парадоксы в теории множеств. Рациональное зерно разветвленной теории типов Рассела состоит в том, что она является конструктивной теорией. § 3. МНОГОЗНАЧНЫЕ ЛОГИКИ Если в двузначной логике высказывание бывает истинным или ложным, то в многозначных логиках число значений истинности аргументов и функций может быть любым конечным и даже бесконечным. В настоящем приложении отрицание обозначается через Nxили конъюнкция — через Кху илинестрогая дизъюнкция —через Аху илиматериальная импликация — через Сху илиЗначения функции от аргумента а будем записывать так: [д]. Тавтологией (или общезначимой) называется формула, которая при любых комбинациях значений входящих в нее переменных принимает значение «истина» (чаще всего в рассматриваемых системах «истина» обозначается цифрой 1). Развитие многозначных логик, по нашему мнению, подтверждает мысль, что истина всегда конкретна, а также положение об относительном характере конкретно-научных знаний: то, что является тождественно-истинным в одной логической системе, не оказывается тождественно-истинным в другой. Трехзначная система Лукасевича29 Трехзначная пропозициональная логика была построена Я. Лукасевичем в 1920 г. В ней «истина» обозначается 1, «ложь» — 0, «нейтрально» — 1/2 . В качестве основных функций взяты отрицание (обозначается Nx) и импликация (Сху); производными являются конъюнкция (Кху) и дизъюнкция (Аху). Тавтология принимает значение 1. Отрицание и импликация соответственно определяются матрицами (табл. 13, 14) и равенствами так: Таблица 13
Таблица 14
1) [Nx]=l-[x];2) [Сху] = 1, если; 3) [Сху] = 1-[x]+[у], если [x]>[у], или в общем виде: 4)[Сху]=min (1,1 — [x]+[у]). Конъюнкция определяется как минимум значений аргументов: [Kxy]=min ([x], [у]); дизъюнкция — как максимум значений х и у: [Аху]= тах ([x], [у]). На основе данных определений отрицания, конъюнкции и дизъюнкции в системе Лукасевича не будут тавтологиями (законами логики) закон непротиворечия и закон исключенного третьего двузначной логики, а также и отрицания законов непротиворечия и исключенного третьего. Поэтому логика Лукасевича не является отрицанием двузначной логики. В логике Лукасевича тавтологиями являются правило снятия двойного отрицания, все четыре правила де Моргана и правило контрапозиции: Не являются тавтологиями правила приведения к абсурдудвузначной логики: и (т. е. если из х вытекает противоречие, то из этого следует отрицание х).Это можно доказать, взяв [х] = 1/2 и [у] = 1/2 . В системе Лукасевича не являются тавтологиями и некоторые формулы, структурно выражающие правильные дедуктивные умозаключения традиционной логики, формализованные средствами алгебры логики, а именно modus tollens, простая деструктивная дилемма, а также формулы разделительно-категорического силлогизма с нестрогой дизъюнкцией. Все тавтологии логики Лукасевича являются тавтологиями в двузначной логике, ибо если отбросить значение 1/2, то в логике Лукасевича и в двузначной логике определения функций конъюнкции, дизъюнкции, импликации и отрицания соответственно совпадут. Но так как в логике Лукасевича имеется третье значение истинности — 1/2 , то не все тавтологии двузначной логики являются тавтологиями в логике Лукасевича. Трехзначная система Рейтинга В двузначной логике из закона исключенного третьего выводятся: 1)2)Исходя из утверждения, что истинным является лишь второе, Гейтинг разработал трехзначную пропозициональную логику. В этой логической системе импликация и отрицание отличаются от определений этих операций у Лукасевича лишь в одном случае. «Истина» обозначается 1, «ложь» — 0, «неопределенность» — 1/2. Тавтология принимает значение 1 (табл. 15, 16). Таблица 15 Отрицание Гейтинга
Таблица 16 Импликация Гейтинга
1) [Сху]=1 ,если 2) [Сху] = [у],если Конъюнкция и дизъюнкция определены обычным способом как минимум и максимум значений аргументов. Если учитывать лишь значения функций 1 и 0, то из матриц системы Гейтинга вычленяются матрицы двузначной логики. В этой трехзначной логике закон непротиворечия является тавтологией, но ни закон исключенного третьего, ни его отрицание тавтологиями не являются. Оба правильных модуса условно-категорического силлогизма, формулаправила де Моргана и закон исключенного четвертого: — тавтологии. Хотя по сравнению с логикой Лукасевича в матрицах отрицания и импликации Гейтингом в его системе были произведены небольшие изменения, результаты оказались значительными: в системе Гейтинга являются тавтологиями многие формулы классического двузначного исчисления высказываний. Трехзначная система Бочвара30 Система советского логика Д. А. Бочвара построена на разделении высказываний на имеющие смысл (т. е. истинные или ложные) и бессмысленные. Бочвар выделяет внешние формы (или функции) и внутренние. Внутренние формы Бочвар называет классическими содержательными функциями переменных высказываний, а внешние формы — не классы чески ми. У Бочвара «истина» обозначается Л, «ложь» — F, «бессмысленность» — S. Мы обозначим «истину» как 1, «ложь» — 3, «бессмысленность» — 2. Тавтология принимает значение 1; а, Ь, с... обозначают переменные высказывания. В настоящей работе не приводится полное определение функций (в силу его сложности). Бочвар ввел два вида отрицания — внутреннее и внешнее, которые определяются таблично,— внутреннее отрицание, — внешнее отрицание,— внутреннее отрицание внешнего утверждения. В системе Бочвара ни закон тождества двузначной логики, ни его отрицание не являются тавтологиями. Отрицание закона тождества сыграло важную роль при анализе парадокса Рассела. Бочвар же не отбрасывает принцип «а есть а» илив его системе формулане является доказуемой. Противоречиями в логике Бочвара являются следующие формулы: 1)2)3)Здесь знакозначает внешнюю равнозначность (эквивалентность), знак— внешнюю равносильность. Бочвар построил свое трехзначное нечисление с целью разрешения парадоксов классической математической логики методом формального доказательства бессмысленности определенных высказываний. В частности, с помощью своей системы Бочвар смог разрешить парадокс Рассела о множестве всех нормальных множеств, доказав несуществование такого предмета, как множество всех нормальных множеств. В действительности это означает, что, поскольку предметная область состоит из фиксированных предметов, о которых можно рассуждать по законам классической формальной логики, множество всех нормальных множеств нельзя рассматривать как фиксированный предмет, не изменяющийся в то время, пока о нем идет речь. Система Бочвара позволяет элиминировать парадокс Рассела, не прибегая к теории типов. n-значная система Поста31 Система Поста является обобщением двузначной логики, ибо при л=2 в качестве частного случая мы получаем двузначную логику. Своей системе Пост дал интерпретацию. Значения истинности суть 1, 2,..., лгде л — конечное число. Тавтологией является формула, которая всегда принимает такое значение i, что где значения 1, ..., Sназываются выделенными или отмеченными; возможно, что Пост вводит два вида отрицания (N*xи N1x)yсоответственно называемые циклическим и симметричным. Они определяются путем матриц и посредством равенств. Первое отрицание определяется двумя равенствами: 1. LY1x]=M+l при 2. [^п]=1. Второе отрицание определяется одним равенством: [N2x]=n-[x] + \. Матрица, определяющая первое и второе отрицания, имеет вид табл. 17. Таблица 17
Характерной особенностью двух отрицаний Поста является то, что при л=2 эти отрицания совпадают между собой и с отрицанием двузначной логики, что подтверждает тезис: многозначная система Поста есть обобщение двузначной логики. Конъюнкция и дизъюнкция определяются соответственно как максимум и минимум значений аргументов. При указанных определениях отрицания, конъюнкции и дизъюнкции обнаруживается, что при значении для х, большем двух, законы непротиворечия и исключенного третьего, а также отрицания этих законов не являются тавтологиями. Если значениями истинности являются 1, 2, 3, то из n -значной системы Поста вычленяется трехзначная логика, т. е. Ръ. Аналогично при значениях истинности 1, 2, 3, 4 получается четырехзначная логика Р4и т. д. Трехзначная система Р3 Поста имеет следующую форму (табл. 18, 19). В этих таблицах приняты обозначения, введенные Постом приn-3:первое отрицание обозначается черезвторое отрицание — черезконъюнкция — через дизъюнкция — через импликация — через эквиваленция — через Если в качестве значений истинности взяты лишь 1 «истина» и 3 «ложь», то из таблиц системы Р3 Поста вычленяются таблицы для отрицания, конъюнкции, дизъюнкции, импликации и эквиваленции двузначной логики. В системе Рэтавтология принимает значение 1; закон исключенного третьего не является тавтологией ни для первого, ни для второго отрицания Поста, но является тавтологией закон исключенного четвертого для первого отрицания. Трехзначная система Рейхенбаха32 Аппарат многозначных логик находит все более широкое применение в различных науках. Проанализируем применение аппарата трехзначной логики Г. Рейхенбаха к квантовой механике. Большинство операций этой системы было введено уже Постом, но с целью приложения своей системы к квантовой механике Рейхенбах вводит новые. У Поста было введено два вида отрицания — первое и второе. В системе Рейхенбаха они называются циклическим отрицанием и диаметральным отрицанием, кроме них Рейхенбах ввел полное отрицание. В системе Рейхенбаха имеются стандартная импликацияи стандартная эквивалентностьВводятся и другие операции: альтернативная импликация, квазиимпликацияи альтернативная эквивалентностьЗнаком «•» обозначена конъюнкция, —дизъюнкция. Таблица для трех видов отрицаний Рейхенбаха. Обозначения: — циклическое отрицание; — А — диаметральное отрицание;— полное отрицание. Рейхенбах обозначил «истину» как 1, «неопределенность» — 2, «ложность» — 3. Тавтология принимает значение 1 (табл. 20). Таблица 20 Другие функции Рейхенбаха определяются матрицами так (табл. 21). Отметим ряд свойств, присущих отрицаниям в системе Рейхенбаха. Для циклического отрицания верен закон снятия тройного отрицания: т. е. в результате тройного отрицания А возвращаемся к исходному значению А. Для циклического отрицания законы непротиворечия и исключенного третьего, правила де Моргана двузначной логики не являются тавтологиями, но тавтологией является закон исключенного четвертого: Для диаметрального отрицания сохраняется правило снятия двойного отрицания:Ни сами законы непротиворечия и исключенного третьего, ни их отрицания при диаметральном отрицании не являются тавтологиями. Для полного отрицания оказались тавтологиями закон непротиворечия, псевдозакон исключенного третьего, закон исключенного четвертого, правила де Моргана, закон Рассмотрев три вида отрицания в их взаимосвязи, Рейхенбахпоказал, что между циклическим и полным отрицанием имеет место следующее отношение: (1) Ранее отмечалось, что для циклического отрицания является тавтологией закон исключенного четвертого: Последние два члена его можно заменить на основании равенства (1) на и получить для полного отрицания формулу которую Рейхенбах назвал «псевдозаконом исключенного третьего», ибо он не имеет свойств закона исключенного третьего двузначной логики. Причина последнего в том, что полное отрицание не имеет свойств обычного отрицания: оно не дает нам возможности определить значение истинности А, если мы знаем, что истинно. Из табл. 22, определяющей полное отрицание, следует, что еслиистинно, то А может быть как ложным, так и неопределенным. Вследствие этой двусмысленности для полного отрицания нельзя определить обратной операции, т. е. операции, ведущей отк А. Взаимосвязь трех видов отрицания выражается в том, что закон непротиворечия сохраняется в таких трех формах: 1) Рейхенбах построил свою трехзначную систему для описания явлений квантовой механики. По его мнению, говорить об истинности или ложности высказываний правомерно лишь тогда, когда возможно осуществить их проверку. Если нельзя ни подтвердить истинность Высказывания (т. е. верифицировать его), ни опровергнуть его с помощью проверки (фальсифицировать), то такое высказывание должно оцениваться третьим значением — неопределенно. К числу таких высказываний относятся высказывания о ненаблюдаемых объектах в микромире. Сам Рейхенбах так пишет о значении трехзначной логики для квантовой механики: «Введение третьего значения истинности не делает все высказывания квантовой механики трехзначными. Рамки трехзначной логики достаточно широки, чтобы включать класс истинно-ложных формул. Когда мы хотим все высказывания квантовой механики ввести в состав трехзначной логики, то руководящей идеей будет: поместить в истинно-ложный класс те высказывания, которые мы называем законами квантовой механики»33. Бесконечнозначная логика как обобщение многозначной системы Поста Исходя из системы РщПоста, мы (А. Г.) строим бесконечнозначную систему Gх0. Значениями истинности являются 1 (истина), 0 (ложь) и все дробные числа в интервале от 1 до 0,построенные в форме и в форме где к — целочисленный показатель. Это числа: 1, ½, ¼, ¾, 1/8, 7/8, 1/16, 15/16, …, Операции: отрицание, дизъюнкция, импликация и эквиваленция в Gх0— определены следующими равенствами: 1. Отрицание: 2. Дизъюнкция: 3. Конъюнкция: 4. Импликация: 5. Эквиваленция: Отрицание в системе Gх0является обобщением второго (симметричного) отрицания n-значной логики Поста. Посредством именно второго отрицания строятся конъюнкция, импликация и эквиваленция в системе Gх0. Система Gх0построенная предложенным способом, имеет множество тавтологий34. Тавтологией, например, является формула, гласящая, что отрицание р, повторенное два раза, даст первоначальное значение Тавтологиями в Gх0будут четыре правила де Моргана. Тавтологии в Gх0являются тавтологиями в двузначной логике, ибо бесконечнозначная система Gх0является обобщением системы РяПоста, а последняя есть обобщение двузначной логики. Для проверки правильности построения Gх0предложенным нами способом на основании системы Gх0построили систему G3, взяв в качестве значений истинности 1, 1\2, 0. Система G3 совпадает с системой Р3Поста. Из системы Gх0также вычленяется 4-значная система G4, значениями истинности аргументов которой являются 1, ½, ¼, 0, а значениями истинности функции: 1, ½, ¼, ¾, 0. Отрицание определяется по формуле Конъюнкция, дизъюнкция, импликация, эквиваленция в G4определены табл. 23. Таблица 23 В 4-значной системе G4содержится классическая двузначная логика [при значениях истинности 1 («истина») и 0 («ложь»)], а также система Р3Поста (при значениях истинности 1, 1/2, 0). Аналогично из Gх0вычленяется система G5 ,а также G6,,G7 G8и т. д. Об интерпретации системы Gх0 В системе Gх0 между крайними значениями истинности — 1 («истина») и 0 («ложь») лежит бесконечное число значений истинности: 1/2 ,1/4, 3/4, 1/8, 7/8 и т. д. Процесс познания осуществляется таким образом, что мы идем от незнания к знанию, от неполного, неточного знания к более полному и более точному, от относительной истины к абсолютной. Абсолютная истина (в узком смысле) складывается из бесконечной суммы относительных истин. Если значению истинности, равному 1, придать семантический смысл абсолютной истины, а значению 0 — значение лжи (заблуждения, отсутствия знания), то промежуточные значения истинности отразят процесс достижения абсолютной истины как бесконечный процесс, складывающийся из познания относительных истин, значениями которых в системе Gх0являются 1/2 , ¼, ¾, 1/8, 7/8... — и т. д. Чем ближе значение истинности переменных (выражающих суждения) к 1, тем большая степень приближения к абсолютной истине. Так осуществляется процесс познания от незнания к знанию, от явления к сущности, от сущности первого порядка к сущности второго порядка и т. д. Этот бесконечный процесс познания и отражает бесконечнозначная система Gх0, построенная нами как обобщение двузначной классической логики, характеризующей процесс познания в рамках оперирования предельными значениями истинности суждений — истина и ложь. Такова семантическая интерпретация бесконечнозначной системы Gх0раскрывающая ее роль в процессе познания истины. |